深淵科學(xué)工程技術(shù)中心共享平臺的建設(shè)與實踐

周 悅,崔維成 ,郭 威, 宋婷婷,姜 哲

(1.上海海洋大學(xué) 工程學(xué)院,上海 201306；2.上海深淵科學(xué)工程技術(shù)研究中心,上海 201306)

工程技術(shù)研究中心旨在形成良好的工程技術(shù)研究和科技成果轉(zhuǎn)化梯隊,增強(qiáng)行業(yè)領(lǐng)域自主創(chuàng)新能力,是提升科研開發(fā)、技術(shù)創(chuàng)新和服務(wù)及產(chǎn)業(yè)化能力的重要基地。作為依托于高校的工程技術(shù)中心還具有引領(lǐng)學(xué)科發(fā)展、增強(qiáng)學(xué)科領(lǐng)域創(chuàng)新能力、促進(jìn)學(xué)科開放式發(fā)展、全面提高培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力,顯著提升學(xué)生的社會適應(yīng)能力等作用[1-3]。

21世紀(jì)是“海洋世紀(jì)”。上海深淵科學(xué)工程技術(shù)研究中心(簡稱深淵工程中心)依托于上海海洋大學(xué),始建于2013年,采用“國家支持+民間投入”新模式,致力于深淵科學(xué)技術(shù)流動室建設(shè),加快我國深淵科學(xué)學(xué)科發(fā)展[4-5],同時通過與相關(guān)企業(yè)緊密合作,積極探討深淵科技共享服務(wù)平臺的建設(shè)與實踐,切實推動我國深?？茖W(xué)和深海裝備技術(shù)向最深的海洋區(qū)域進(jìn)軍[6]。

1 新資金產(chǎn)學(xué)研模式共建深淵流動實驗室

科技創(chuàng)新,始于技術(shù),成于資本。為了實現(xiàn)“科學(xué)家+企業(yè)家”聯(lián)手共同探索科技前沿,深淵工程中心致力于深淵科學(xué)技術(shù)流動實驗室建設(shè),得到眾多相關(guān)部門的大力支持和高度認(rèn)可[7]。為了加速科研成果轉(zhuǎn)化率,深淵工程中心提出“邊開發(fā)、邊應(yīng)用、沿途下蛋”的科研成果轉(zhuǎn)化新思路,把所有的產(chǎn)業(yè)開發(fā)所得歸公司所有,給投資人以回報,同時又助力深淵工程中心的科學(xué)研究發(fā)展。

在深淵工程中心籌建初期,邀請社會人士注冊成立了上海叔同深淵科學(xué)技術(shù)發(fā)展基金會,用于吸收民間捐資；為加快科技成果轉(zhuǎn)化、促成上海彩虹魚海洋科技股份有限公司(簡稱彩虹魚公司)成立。針對目前國內(nèi)的科考業(yè)務(wù)均是國營科研院所和高校承擔(dān)這一現(xiàn)狀,彩虹魚公司定位為國內(nèi)第一家可以為海洋科學(xué)家提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)的公司,負(fù)責(zé)吸收民間捐資、科考母船配備、產(chǎn)業(yè)化、市場化和國際化。彩虹魚公司業(yè)務(wù)歸納為3個板塊:覆蓋全海深、全海域的深?？萍挤?wù)；載人深淵器的研制與深海裝備智能制造；深淵微生物資源庫及生物醫(yī)學(xué)工程。通過這個產(chǎn)學(xué)研合作平臺,彩虹魚公司從民間獲得2.2億元建造了“張謇”號科考母船,0.5億元用于設(shè)計建造載人艙,1億元投資用于載人深淵器研發(fā)和深海技術(shù)成果孵化,從地方政府獲得1 164.5萬元用于深海技術(shù)成果孵化。彩虹魚公司廣攬各類技術(shù)開發(fā)人才,做好技術(shù)孵化工作,并積極與相關(guān)企業(yè)合作,形成生產(chǎn)能力,將成為我國海洋領(lǐng)域內(nèi)的一個SPACEX類公司。

在這種“民間資本+國家支持”的新資金產(chǎn)學(xué)研模式下,“張謇”號科考母船于2016年7月開啟了首航科考之旅,3臺萬米級的著陸器和無人潛水器于2017年2月海試作業(yè)滿載而歸,深淵科學(xué)技術(shù)流動實驗室I期宣告建成。

2 公共服務(wù)平臺共享深淵海溝調(diào)查資源

深淵工程中心旨在深淵科學(xué)技術(shù)流動實驗室建設(shè),與彩虹魚公司合作先后成立了張謇深淵生物技術(shù)應(yīng)用研究中心、彩虹魚生命科學(xué)應(yīng)用研究中心和全球首個深淵生物微生物樣品大數(shù)據(jù)中心,搭建了一個從事深淵海溝調(diào)查的公共服務(wù)平臺,為全球深淵科學(xué)工作者在深淵環(huán)境研究、深淵礦物資源勘探、生物和微生物資源保藏等方面開展工作和深淵資源產(chǎn)業(yè)化提供服務(wù)。

2015年深淵工程中心自主研制的全海深無人潛水器和著陸器的4 000 m級海試獲得了海底視頻資料,以及4 000 m生物樣本；2016年7—9月“張謇”號在新不列顛海溝科考首航時,彩虹魚著陸器I號下潛6 700 m深度作業(yè),與其他科考調(diào)查設(shè)備共同獲得了大量5 000～8 000 m的水樣、沉積物樣品以及地形地貌參數(shù)等；2016年12月—2017年2月,在西南太平洋范圍內(nèi)馬里亞納海溝、瑪索海溝和新不列顛海溝3條6 500 m以下的海溝開展了著陸器和無人潛水器的海試和科考作業(yè),獲取了超過1 700 L海水樣品、79管柱狀沉積物和132管插管沉積物、過濾得到3 μm和0.2 μm共66張紙的水體微生物、178管沉積物孔隙水、端足類鉤蝦數(shù)千尾和大量寶貴的影像資料等,圖1為深淵工程中心于大洋10 890 m深處獲取的宏生物樣本。

圖1 大洋10 890 m深處獲取的宏生物樣本

3 深海裝備研發(fā)基地共享設(shè)備人力資源

深淵工程中心在上海浦東臨港海洋高新園區(qū)建成了2 600 m2的深海裝備研發(fā)基地,命名為“叔同樓”,擁有一個起吊能力30 t的行車、一個20 m(長)×10 m(寬)×7 m(深)的調(diào)試水池、4個內(nèi)徑分別為300 mm、450 mm、600 mm、1 000 mm，最大工作壓力為180 MPa的壓力模擬測試裝置,這些條件完全滿足了進(jìn)行深海工程裝備技術(shù)孵化所需要的開發(fā)測試條件。

提高大型儀器設(shè)備的使用效率和投資效益,更好地為教學(xué)科研和地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù),積極推進(jìn)共享平臺建設(shè),實行大型儀器設(shè)備開放共享服務(wù),是均衡優(yōu)質(zhì)科技資源配置,加強(qiáng)創(chuàng)新人才培養(yǎng),推動社會科技競爭力的重要途徑[8-9]。深淵工程中心作為國內(nèi)首家從事深淵科學(xué)與技術(shù)研發(fā)的工程中心,隨著國家對海洋強(qiáng)國戰(zhàn)略的高度重視,目前有更多科研機(jī)構(gòu)和高校從事深海工程裝備、材料與科學(xué)研究,深淵工程中心通過上海研發(fā)平臺儀器設(shè)備共享加盟,為不同用戶提供儀器設(shè)備的有償或無償服務(wù)。另外,為了提升全海深壓力模擬測試裝置的功能和應(yīng)用水平,深淵工程中心組織相關(guān)科技工作人員和研究生進(jìn)行智能化和網(wǎng)絡(luò)化的升級改造,易于實驗人員操作和測試分析、提高實驗效率、減少人財物浪費(fèi)、加速深海工程裝備的研制進(jìn)程,滿足更多的用戶測試需求,切實提高大型儀器設(shè)備的開放共享服務(wù)能力。

深淵工程中心利用共享的大型儀器設(shè)備資源,針對萬米級深海工程裝備及其配套輔助裝置研制進(jìn)程中遇到的問題,通過設(shè)置開放課題來合作破解共性技術(shù)問題,促進(jìn)我國深淵科技的發(fā)展,鞏固相關(guān)研究成果,提高深淵工程中心開放程度,然后再在深淵科學(xué)技術(shù)產(chǎn)業(yè)上示范、推廣和應(yīng)用,以充分發(fā)揮中心的服務(wù)作用,積極推動了全海深載人深淵器的研制。另外,深淵工程中心通過所掌握的深海工程裝備的核心技術(shù),為從事深?？茖W(xué)技術(shù)的相關(guān)科研或企事業(yè)單位提供更好的技術(shù)服務(wù),解決這些單位急需的技術(shù)難題,為我國的深?？萍及l(fā)展提供優(yōu)質(zhì)的物質(zhì)和人力資源。

4 深淵科普教育基地普惠大眾

科普活動對中華民族整體素質(zhì)的提高有重要影響,而科研實驗室開展科普活動更是將科技進(jìn)步惠及廣大公眾的行為,有利于提升我國科普能力,增強(qiáng)公眾創(chuàng)新意識,提高公眾科學(xué)素質(zhì),營造創(chuàng)新的社會氛圍,培養(yǎng)科技后備人才[10]。深淵科研團(tuán)隊掌握著深海和深淵科學(xué)技術(shù)的發(fā)展動態(tài)和前沿技術(shù),4年來成功研制了3臺全海深著陸器和1臺全海深復(fù)合型無人潛水器及相關(guān)配套起吊收放系統(tǒng)、電控指揮監(jiān)控系統(tǒng),目前正在致力于全海深載人深潛器的研制工作。

深淵工程中心建設(shè)之初就確定了科研與科普同步開展的目標(biāo),率先與彩虹魚公司聯(lián)合在我國建成了首個以深淵為主題的深淵科普教育基地,擁有科普展示廳、科普報告廳、深淵科學(xué)實驗參觀區(qū)和深淵工程總裝參觀區(qū),總面積超過4 900 m2。在這里不僅有精美的全海深載人潛水器1∶1模型、各種深海探測器和模型、豐富的多媒體動畫、珍貴的深淵樣本、動人的背后故事,關(guān)鍵是擁有一支刻苦鉆研、勇于奉獻(xiàn)的深淵科研團(tuán)隊,不僅展示了深?？破罩R,更能感受科技工作者的治學(xué)風(fēng)范,彰顯科普的人文精神。

深淵科普教育基地面向全社會開放,參觀者都可以在盡情享受深海之旅樂趣的同時學(xué)習(xí)深海知識,配合圖文展示、視頻介紹、志愿者講解和解答,普及海洋科學(xué)技術(shù)知識、倡導(dǎo)科學(xué)方法、傳播科學(xué)思想、弘揚(yáng)科學(xué)精神,使更多人了解海洋、愛護(hù)海洋和保護(hù)海洋,增強(qiáng)國民海洋意識。此外,參觀者還可以直接參觀，甚至親身參與深海裝備的研制與調(diào)試,通過與科學(xué)家的近距離接觸,學(xué)習(xí)正確的科學(xué)方法和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng),幫助公眾尤其是青少年樹立正確的科學(xué)世界觀[11]。

深淵工程中心經(jīng)常舉辦國際深海和深部生物圈微生物培訓(xùn)班、研發(fā)和技術(shù)人員業(yè)務(wù)培訓(xùn)等,令更多的學(xué)者了解深海微生物研究最新進(jìn)展的理論知識,實驗技能操作,為深海微生物學(xué)家、地質(zhì)學(xué)家、古生物學(xué)家、生物地球化學(xué)家以及相關(guān)領(lǐng)域的大學(xué)生和研究生提供更多的交流學(xué)習(xí)機(jī)會。中心成員也多次為上海電機(jī)學(xué)院、上海中學(xué)、上海大團(tuán)中學(xué)等進(jìn)行深淵科普和專業(yè)知識講座。這使得更多的科技工作者和學(xué)生更深入地掌握深?？萍嫉南嚓P(guān)知識和技能。

此外,深淵工程中心出版了譯著《深淵探索海洋最深處的奧秘》,并與上海世紀(jì)出版股份有限公司少年兒童出版社共同發(fā)行了旨在宣傳普及深淵技術(shù)裝備和深淵科學(xué)知識的科普刊物《十萬個為什么 少年科學(xué)——探索深淵》等。這些豐富的物質(zhì)、人力和科普資源,是開展科技普及教育、培養(yǎng)青少年科學(xué)思想的重要力量。截至目前,已接待了來自世界各地數(shù)千個單位的19 829人次的參觀和科普活動,廣受好評,2017年6月13日成功獲批為上海市基礎(chǔ)性科普教育基地,圖2為深淵工程中心人員為參觀的學(xué)生進(jìn)行科普知識講授。

圖2 “彩虹魚”深淵科普教育基地服務(wù)公眾

5 產(chǎn)學(xué)研實習(xí)基地培養(yǎng)工程創(chuàng)新人才

“中國制造2025”將海洋工程裝備及高技術(shù)船舶作為制造業(yè)的重點(diǎn)領(lǐng)域之一。由于海洋工程裝備的研制在我國起步較晚,高端管理、設(shè)計和制造人才匱乏,深淵工程中心在開展全海深載人潛水器研制的過程中,更重視科技團(tuán)隊建設(shè)和人才培養(yǎng)。本著以提高國民素質(zhì)為根本宗旨,以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力為重點(diǎn),將素質(zhì)教育貫穿于教育各個領(lǐng)域和教育教學(xué)的各個環(huán)節(jié)[12],深淵工程中心依托于上海海洋大學(xué),在致力于深淵科學(xué)和深海工程裝備技術(shù)攻關(guān)的同時,與彩虹魚公司聯(lián)合作為工程實踐教育基地,十分重視具有創(chuàng)新奉獻(xiàn)精神的海洋科技人才的培養(yǎng),在研究生、本科生和國際交流生培養(yǎng)方面均進(jìn)行了探索與實踐。

深淵工程中心科研人員大多來源于北京大學(xué)、夏威夷太平洋大學(xué)、中國科學(xué)院,中船重工702所等國內(nèi)外著名高校和科研院所,工程科研經(jīng)驗豐富。深淵工程中心的導(dǎo)師圍繞深淵流動實驗室建設(shè)工作,在科研攻關(guān)過程中不斷優(yōu)化科研課題,與研究生共同研討明確論文選題,著重強(qiáng)調(diào)對學(xué)生工程實踐能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。例如,研究生全程參與全海深復(fù)合型無人潛水器和著陸器的設(shè)計、組裝、調(diào)試和海試的全過程,研究生不僅掌握了開展工程項目的整個過程和積累了寶貴的工程經(jīng)驗,更重要的是學(xué)生與工作人員共同面對研發(fā)過程中的棘手問題,激發(fā)了學(xué)生的探索激情,培養(yǎng)了學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力,以及嚴(yán)謹(jǐn)求實、艱苦奮斗、團(tuán)結(jié)協(xié)作、忠誠職業(yè)的敬業(yè)精神。

深淵工程中心為上海海洋大學(xué)本科新生開設(shè)了“走進(jìn)深淵”新生研討課,以正在研制的全海深作業(yè)科研調(diào)查裝備為載體,通過組織學(xué)生參觀深淵工程實踐教育基地,觀看海洋裝備研制和海試過程等視頻,使學(xué)生了解深海工程裝備的研制歷程和應(yīng)用,學(xué)習(xí)海洋工作者的艱苦奮斗精神[13]。深淵工程中心研發(fā)人員與學(xué)生共同研討水下機(jī)器人、海底生物探究、人工智能與海洋測繪、載人潛水器發(fā)展歷程等主題,以及學(xué)生自主研討了“深淵里的小精靈們及它們的樂園”“海底遺跡”等10個主題,使學(xué)生了解海洋工程裝備的種類、作用、組成和原理,以及相關(guān)技術(shù),并培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成主動參與、主動思考、自己查閱資料的自主學(xué)習(xí)方法,以及提高學(xué)生的語言和文字表達(dá)能力、團(tuán)隊合作能力,同時增強(qiáng)學(xué)生對海洋強(qiáng)國戰(zhàn)略的認(rèn)識,為我國海洋資源開發(fā)技術(shù)、船舶與海洋工程等新工科專業(yè)領(lǐng)域培養(yǎng)更多的人才,提升我國海洋科技人才的綜合能力。

深淵工程中心大力推進(jìn)國際化人才合作培養(yǎng),與國外相關(guān)的科研機(jī)構(gòu)建立合作,以高水平科學(xué)研究支撐高質(zhì)量人才培養(yǎng)。如美國工程院院士、深潛英雄、1960年下潛至馬里亞納海溝的Don Walsh；俄羅斯英雄、和平號載人潛水器的總設(shè)計師和主駕駛Anatoly Sagalevitch等多次來深淵工程中心進(jìn)行技術(shù)交流和講學(xué),中心也派技術(shù)骨干去英國阿伯丁大學(xué)從事著陸器的科研協(xié)作工作；紐芬蘭紀(jì)念大學(xué)Harunur Rashid來中心參與深淵地質(zhì)科學(xué)研究工作等。近幾年來,深淵工程中心在暑期接收英國布里斯托大學(xué)和美國耶魯大學(xué)等國際著名高校的實習(xí)生70余名,通過組織國際實習(xí)生參與深淵科學(xué)研究、工程組織、設(shè)計與開發(fā)、裝備組裝與調(diào)試、科學(xué)實驗、國際市場調(diào)研等一系列活動,提高實習(xí)生的專業(yè)知識、工程實踐能力、創(chuàng)新能力、團(tuán)結(jié)與交流合作能力,使實習(xí)生了解我國在深淵科學(xué)領(lǐng)域的工作進(jìn)展,加快深淵流動實驗室的建設(shè)與推廣。

6 結(jié)語

深淵工程中心經(jīng)過4年的建設(shè),在新資金產(chǎn)學(xué)研模式探索、深海工程裝備研制、深淵科學(xué)研究、資源共享服務(wù)、科普教育基地建設(shè)和人才培養(yǎng)等方面取得了可喜的成果,獲得國內(nèi)外的眾多科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)和媒體的極大關(guān)注,英國BBC把彩虹魚項目作為未來中國五大科學(xué)革命之一作了報道,NATURE雜志2次報道了深淵工程中心的工作,深淵工程中心主任崔維成教授也被“NATURE”評為中國的十大科技之星。深淵工程中心積極推進(jìn)與國外科研單位的科教協(xié)作與資源共享,2016年率先在全球范圍內(nèi)發(fā)起成立了“深淵極客”俱樂部,召開了“首屆國際深淵高峰論壇”,引導(dǎo)全球資源發(fā)展深淵科技,使深淵工程中心成為一個國際上著名的交流與合作平臺,提升深淵流動實驗室共享服務(wù)平臺建設(shè)的水平,推進(jìn)我國海洋強(qiáng)國戰(zhàn)略發(fā)展。

References)

[1] 陳國榮,施金良,許弟建,等.發(fā)揮工程技術(shù)研究中心對學(xué)科建設(shè)引領(lǐng)作用的思考[J].重慶科技學(xué)院學(xué)報(社會科學(xué)版),2012(1):187-188.

[2] 郝遠(yuǎn).加強(qiáng)官產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合推動科技成果轉(zhuǎn)化[J].蘭州大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版),2001,29(5):147-152.

[3] 陳紅麗,高建輝,劉涌濤,等.依托省高校工程技術(shù)研究中心產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的創(chuàng)新教育模式初探[J].大學(xué)教育,2012,1(11):11-14.

[4] Cui W C,Hu Y,Guo W,et al.A preliminary design of a movable laboratory for hadal trenches[J].Methods in Oceanography,2014(9):1-16.

[5] 崔維成,我國載人深淵器的發(fā)展策略及當(dāng)前進(jìn)展[J].江蘇科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2015,29(1):1-9.

[6] 中國科學(xué)院海斗深淵前沿科技問題研究與攻關(guān)戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項研究團(tuán)隊.開啟深淵之門:海斗深淵前沿科技問題研究與攻關(guān)先導(dǎo)科技專項進(jìn)展[J].中國科學(xué)院院刊,2016,31(9):1105-1111.

[7] 周悅,崔維成,郭威,等.深淵科學(xué)工程技術(shù)研究中心建設(shè)的探索與實現(xiàn)[J].實驗技術(shù)與管理,2016,33(10):15-18.

[8] 梁宏.大型儀器設(shè)備共享平臺建設(shè)實踐[J].實驗技術(shù)與管理,2015,32(1):5-8.

[9] 林鳳屏,黃飛,唐良華,等.大型儀器設(shè)備開放共享平臺建設(shè)的探索[J].實驗科學(xué)與技術(shù),2012,10(5):180-182.

[10] 蔡國軍,李天斌,馮文凱,等.科研實驗室開展科普活動 提高公眾科學(xué)素質(zhì)[J].實驗室研究與探索,2015,34(8):131-135.

[11] 宋婷婷,羅瑞龍,李長安,等.深?？破栈亟ㄔO(shè)的探索與實踐[J].科協(xié)論壇,2016(12):26-27.

[12] 袁振國.改革開放三十年教育思想觀念的重大突破[J].中國高等教育,2008(20):11-15.

[13] 周悅,胡慶松,崔秀芳,等.新生研討課《走進(jìn)深淵》教學(xué)探索[J].教育教學(xué)論壇,2016,39(9):154-155.